Reibungsarme Lager - Eine Neue Generation

Dichtungen sind für fast ein Viertel der verlorenen mechanischen Energie in modernen Automatikgetrieben verantwortlich. Getriebehersteller sind daher bestrebt, die Systemreibung zu verringern, um diesen Verlust zu minimieren. Experten gehen zudem davon aus, dass der Einsatz von Automatikgetrieben bis 2020 weiter ansteigen wird. Deshalb hat Freudenberg Sealing Technologies die Getriebedichtung Levitas und die Anlaufscheibe Levitorg entwickelt. Beide Komponenten verfügen über einen hydrodynamischen Ölfilm, der das Reibmoment im Getriebe um bis zu 70 Prozent gegenüber herkömmlichen Komponenten reduziert.

Die Levitas-Dichtringe eignen sich für den Einbau in zahlreiche Typen von Automatikgetrieben. Die Reibung kann somit einfach durch den Ersatz herkömmlicher Getriebedichtungen deutlich reduziert werden. Mit Levitas verfolgt Freudenberg einen völlig neuen Ansatz: Während des Betriebs schwimmt der Dichtring auf einem selbst erzeugten hydrodynamischen Ölfilm. Dieser Film verhindert den direkten Kontakt zwischen Welle und Dichtring. Dadurch verbleibt ausschließlich die Flüssigkeitsreibung und das Reibmoment reduziert sich um bis zu 70 Prozent. Da die Dichtung bidirektional ist, ist der Effekt unabhängig von der Drehrichtung der Welle. Damit wird die Installation für den Getriebehersteller einfacher und sicherer.

Die Anlaufscheibe Levitorq von Freudenberg arbeitet ebenfalls mit einem hydrodynamischen Ölfilm und ist so konzipiert, dass auf ihrer Tragfläche ein Lager laufen oder eine Kraft einwirken kann. Traditionell werden Anlaufscheiben aus Metall gefertigt. Freudenberg verfügt über langjährige Erfahrung, eine hohe Materialkompetenz und spezielles Design-Know-how. Dank einer speziellen Software und eigenen Prüfkapazitäten hat das Unternehmen thermoplastische bzw. duroplastische Alternativen entwickelt.

Konstrukteure können damit die schweren, drehmomentmindernden Anlaufscheiben aus Metall ersetzen. Diese speziellen Produkte tragen dazu bei, Gewicht und Reibung zu reduzieren sowie die Dicken-/Planheitskontrolle zu verbessern. Zusätzlich bieten sie dem Kunden häufig einen Kostenvorteil. Die proprietäre Software DTRA (Design Tool for Rotary Application) des Unternehmens kann simulieren, wie sich die Anlaufscheiben in den jeweiligen Anwendungen verhalten und so Entwicklungszeit und -kosten reduzieren. Freudenberg hat zudem die Prüfstände für Anlaufscheiben weiterentwickelt, so dass sie für Tests im Trockenlauf und im geschmierten Zustand genutzt werden können.

Darüber hinaus bietet das Produktportfolio von Freudenberg Fahrzeugherstellern innovative Dichtungslösungen für Motor und Batterie und damit für alle aktuellen Antriebstechnologien. Insbesondere mit der gasgeschmierten Gleitringdichtung Levitex® können Kunden ihre Reibung im Vergleich zu herkömmlichen Kurbelwellendichtungen um bis zu 90 Prozent verringern.

In jedem Verbrennungsmotor sorgen Dichtungen dafür, dass das Öl dort bleibt, wo es hingehört: im Motor. Eine wichtige Dichtungsstelle ist dabei der Übergang vom Motor zum Getriebe. Dort wird die Kurbelwelle mit einer Wellendichtung am Kurbelgehäuse abgeschlossen. So unverzichtbar die Dichtung ist, so erzeugt sie doch bei jeder Motorumdrehung eine nicht unerhebliche Reibung, die wertvolles Drehmoment in verlorene Wärmeenergie umwandelt.

Mit Levitex hat Freudenberg eine neue Generation von Gleitringdichtungen entwickelt, die fast gar keine Reibung mehr erzeugt. Dadurch lässt sich bis zu einem Gramm CO2 pro gefahrenem Kilometer einsparen.

Im Kern besteht eine Levitex-Dichtung aus zwei Ringen, von denen einer mit der Kurbelwelle und der andere mit dem Kurbelgehäuse fest verbunden ist. Einer der Ringe verfügt über Nuten, die nur wenige Mikrometer tief sind. Dreht sich nun die Kurbelwelle, wird die Luft gegen den Dichtungsring gepresst, der die Nuten umschließt. Die Nuten verengen sich zu einer geschlossenen Spitze und bilden eine Sackgasse für die eingeschlossene Luft. Das entstehende Luftpolster trennt die Dichtflächen voneinander und ermöglicht eine nahezu reibungsfreie Abdichtung der Welle. Bislang kamen gasgeschmierte Gleitringdichtungen ausschließlich in großen Industrieanlagen zum Einsatz. Erst mit der von Freudenberg Sealing Technologies patentierten neue Konstruktion und dem zugehörigen Herstellverfahren konnte die Idee auf einen Verbrennungsmotor übertragen werden, in dem der Einbauraum sehr beschränkt ist.

„Unsere Kunden benötigen Dichtungslösungen, die ihnen helfen, die Effizienz des Antriebsstrangs deutlich zu steigern. Das hat uns bewogen, unsere materialwissenschaftlichen Kompetenzen und unser Design-Know-how auf die Herstellung neuartiger Produkte wie Levitex, Levitas und Levitorq zu konzentrieren“, so Chapman.

Das LESS-Portfolio umfasst eine Vielzahl von Dichtungen, Dichtungsringen, Encodern, Akkumulatoren, Dichtungsmodulen und Leichtbaugehäusen. Diese unterstützen den nachhaltigen und umweltfreundlichen Betrieb von Motoren, Getrieben, Nebenaggregaten und alternativen Antriebsstrangkonzepten.

Vom 16. bis 18. Januar präsentiert Freudenberg sein Produktportfolio für die Automobilindustrie und innovative Dichtungslösungen während der North American International Auto Show in Detroit (Hotel Crowne Plaza Detroit Downtown Riverfront, Raum Pontchartrain).